Un equipo de investigadores del Departamento de Ingeniería Química y del Centro de Investigación en Tecnología de Productos y Procesos Químicos (Pro2TecS) de la Universidad de Huelva (UHU) ha desarrollado un nuevo fluido capaz de almacenar calor para su uso posterior en sistemas solares térmicos, procesos industriales o climatización. La investigación, respaldada por la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía, propone una emulsión formada por microgotas de parafina y nanopartículas de sílice que mejora el almacenamiento de energía térmica y amplía el rango de temperaturas de funcionamiento frente a otras soluciones convencionales.

La mezcla combina parafina, una cera que almacena energía al fundirse y la libera al solidificarse, con nanopartículas de sílice que actúan como estabilizante físico, evitando que las microgotas se agrupen. A diferencia de muchas emulsiones de este tipo, el nuevo material no utiliza agua como fluido base, sino polietilenglicol 400, un líquido que soporta temperaturas más elevadas. Según los investigadores, esta característica permite ampliar las aplicaciones del sistema, ya que elimina la limitación que supone el punto de ebullición del agua.

El estudio, publicado en la revista científica Thermal Science and Engineering Progress, analizó cómo influye la cantidad de nanopartículas de sílice en la estabilidad, la fluidez y la capacidad del material para almacenar y liberar calor tras repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento. "Queríamos comprobar que el material conservaba sus propiedades tras un uso continuado", explica el investigador de la Universidad de Huelva Sebastián Sanabria.

Para fabricar la emulsión, el equipo utilizó una parafina con un punto de fusión de entre 58 y 60 grados centígrados, adecuado para aplicaciones como sistemas solares térmicos, climatización o determinados procesos industriales. La cera se fundió y se mezcló con polietilenglicol 400 mediante agitación a alta velocidad a 80 grados centígrados.

Uno de los principales desafíos del proyecto fue garantizar la estabilidad de la emulsión para evitar que las microgotas de parafina se unieran entre sí con el paso del tiempo. Para ello, los investigadores recurrieron a nanopartículas de sílice que rodean cada gota y crean una barrera física que las mantiene separadas, una técnica conocida como emulsión Pickering, que elimina la necesidad de utilizar estabilizantes químicos convencionales.

El equipo preparó distintas formulaciones con concentraciones de sílice comprendidas entre el 0,10% y el 3% para evaluar su comportamiento. Los ensayos demostraron que una mayor cantidad de nanopartículas genera microgotas más pequeñas y una emulsión más estable, una característica esencial para que el fluido pueda circular por tuberías, almacenarse en depósitos e integrarse en circuitos térmicos sin perder sus propiedades.

Además, las pruebas confirmaron que el material mantiene un funcionamiento estable tras numerosos ciclos de calentamiento y enfriamiento. Después de fundirse y volver a solidificarse, las microgotas de parafina recuperan su forma y permanecen distribuidas de manera uniforme, lo que, según los investigadores, demuestra que el sistema puede utilizarse de forma repetida sin perder eficacia.

Aunque el desarrollo se encuentra todavía en fase de laboratorio, los autores consideran que la emulsión podría emplearse en depósitos asociados a instalaciones solares térmicas, procesos industriales que generan calor aprovechable, sistemas de climatización de edificios y tecnologías para el transporte y la conservación de alimentos sensibles a las variaciones de temperatura.

La capacidad de almacenamiento térmico obtenida es similar a la de otros materiales basados en parafina, pero presenta una ventaja adicional: al sustituir el agua por polietilenglicol 400 como fluido base, el material puede operar en un rango de temperaturas más amplio, lo que incrementa su potencial de aplicación.

El siguiente paso de la investigación será validar el comportamiento de la emulsión en una planta piloto de la Universidad de Huelva, con el objetivo de evaluar su rendimiento en condiciones próximas a las de un uso real y avanzar en el desarrollo de materiales que contribuyan a mejorar la eficiencia energética y reducir el consumo de combustibles fósiles.

El proyecto ha contado con financiación de la Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía, a través de las ayudas posdoctorales EMERGIA, así como del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Agencia Estatal de Investigación y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).